4G相關(guān)技術(shù)描述及名詞解釋

1、4G的定義到目前為止依然有待明確，它的技術(shù)參數(shù)、國際標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、乃至業(yè)務(wù)內(nèi)容均未有明確說法。關(guān)于4G的描述4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，它的圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動,用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性

2、。4G通信中的MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)充分開發(fā)空間資源，利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。MIMOMultiple-InputMultiple-Out-put系統(tǒng)，該技術(shù)是利用多天線來抑制信道衰落。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對于普通的SISO系統(tǒng)，MIMO還可以包括SIMO系統(tǒng)和MISO系統(tǒng)?？梢钥闯?此時(shí)的信道容量隨著天線數(shù)量的增大而線性增大。也就是說可以利用MIMO信道成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。前者

3、是利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用增益的算法主要有貝爾實(shí)驗(yàn)室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法。目前MIMO技術(shù)領(lǐng)域另一個(gè)研究熱點(diǎn)就是空時(shí)編碼。常見的空時(shí)碼有空時(shí)塊碼、空時(shí)格碼?？諘r(shí)碼的主要思想是利用空間和時(shí)間上的編碼實(shí)現(xiàn)一定的空間分集和時(shí)間分集，從而降低信道誤碼率。4G通信中的OFDM技術(shù)OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)際上是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調(diào)制口的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在

4、接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ICI口。每個(gè)子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。結(jié)合簡要介紹OFDM的工作原理，輸入數(shù)據(jù)信元的速率為R，經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后，分成M個(gè)并行的子數(shù)據(jù)流，每個(gè)子數(shù)據(jù)流的速率為R/M,在每個(gè)子數(shù)據(jù)流中的若干個(gè)比特分成一組，每組的數(shù)目取決于對應(yīng)子載波上的調(diào)制方式，如PSK、QAM等。M個(gè)并行的子數(shù)據(jù)信元編碼交織后進(jìn)行IFFT變換，將頻域信號轉(zhuǎn)換到時(shí)域，IFFT塊的輸出是N個(gè)時(shí)域的樣點(diǎn)，再將長為Lp的CP循環(huán)前綴加

5、到N個(gè)樣點(diǎn)前，形成循環(huán)擴(kuò)展的OFDM信元，因此，實(shí)際發(fā)送的OFDM信元的長度為Lp+N,經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換后發(fā)射。接收端接收到的信號是時(shí)域信號，此信號經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后移去CP，如果CP長度大于信道的記憶長度時(shí)，ISI僅僅影響CP，而不影響有用數(shù)據(jù)，去掉CP也就去掉了ISI的影響。第四代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)漫談、幾、前言第四代移動通信（）的概念可稱為寬帶（）接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的超過的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)，集成不同模式的無線通信，移動用戶可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，業(yè)界人士對第四代移動通信共識的方面有：）第四代移動通信

6、以數(shù)據(jù)通信和圖像通信為主；數(shù)據(jù)通信的速率比第三代要大大提高，室外移動通信的速率以上，室內(nèi)移動通信速率以上；與因特網(wǎng)結(jié)合，通信以協(xié)議為基礎(chǔ);）可能是沒有基站的完全與一、二、三代不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)自組織網(wǎng)絡(luò)。目前全球范圍內(nèi)有多個(gè)組織正在進(jìn)行系統(tǒng)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，如論壇、論壇、無線世界研究論壇、和等。一些全球著名的移動通信設(shè)備廠商也在進(jìn)行的研究和開發(fā)工作。已經(jīng)開發(fā)了名為接入的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。正在進(jìn)行軟件無線電功率放大器技術(shù)的研究，而實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)上傳輸多媒體內(nèi)容的相關(guān)研究。在加州大學(xué)投入了萬美元從事下一代和移動通信技術(shù)的研究。按照目前的研究成果和專家預(yù)測，系統(tǒng)將會在年以后投入商業(yè)運(yùn)營，最高下

7、行速率將達(dá)到。的工作組也估計(jì)下一代移動通信系統(tǒng)將在年左右投入商業(yè)運(yùn)營。的關(guān)鍵技術(shù)正交頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)際上是，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾C每個(gè)子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。技術(shù)之所以越來越受關(guān)注，是因?yàn)橛泻芏嗒?dú)特的優(yōu)點(diǎn):（1）頻譜利用率很高，頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。這一點(diǎn)在頻譜資

8、源有限的無線環(huán)境中很重要。信號的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譜利用率可以接近極限。（）抗衰落能力強(qiáng)。把用戶信息通過多個(gè)子載波傳輸，在每個(gè)子載波上的信號時(shí)間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時(shí)間長很多倍，使對脈沖噪聲（）和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng)。同時(shí)，通過子載波的聯(lián)合編碼，達(dá)到了子信道間的頻率分集的作用，也增強(qiáng)了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再添加時(shí)域均衡器。（）適合高速數(shù)據(jù)傳輸。自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件好的時(shí)候，采用效率高的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件差的時(shí)候，采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式。

9、再有，加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進(jìn)行傳送。因此，技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。（）抗碼間干擾（）能力強(qiáng)。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性的干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。由于采用了循環(huán)前綴，對抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。也有其缺點(diǎn)，例如：對頻偏和相位噪聲比較敏感。功率峰值與均值比（）大，導(dǎo)致射頻放大器的功率效率較低。負(fù)載算法和自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)會增加系統(tǒng)復(fù)雜度。軟件無線電所謂軟件無線電（簡稱），就是采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用

10、軟件來定義實(shí)現(xiàn)無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等。即整個(gè)無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成。其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號的數(shù)字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實(shí)現(xiàn)?？傊?，軟件無線電是一種基于數(shù)字信號處理芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結(jié)構(gòu)。軟件無線電有以下一些特點(diǎn)：靈活性。工作模式可由軟件編程改變，包括可編程的射頻頻段寬帶信號接入方式和可編程調(diào)制方式等。所以可任意更換信道接入方式，改變調(diào)制方式或接收不同系統(tǒng)的信號；可通過軟件工具來擴(kuò)展業(yè)務(wù)、分析無線通信環(huán)境、定義所需增

11、強(qiáng)的業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)環(huán)境測試，升級便捷。）可能是沒有基站的完全與一、二、三代不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)自組織網(wǎng)絡(luò)。集中性。多個(gè)信道享有共同的射頻前端與寬帶變換器以獲取每一信道的相對廉價(jià)的信號處理性能。模塊化。模塊的物理和電氣接口技術(shù)指標(biāo)符合開放標(biāo)準(zhǔn)，在硬件技術(shù)發(fā)展時(shí)，允許更換單個(gè)模塊，從而使軟件無線電保持較長的使用壽命。智能天線智能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。多波束天線在一個(gè)扇區(qū)中使用多個(gè)固定波束，而在自適應(yīng)陣列中，多個(gè)天線的接收信號被加權(quán)并且合成在一起使信噪比達(dá)到最大。與固定波束天線相比，天線陣列的優(yōu)點(diǎn)是除了提供高的天線增益外，還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。但是它們要求每個(gè)天線有一

12、個(gè)接收機(jī)，還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，其基本工作原理是根據(jù)信號來波的方向自適應(yīng)地調(diào)整方向圖，跟蹤強(qiáng)信號，減少或抵消干擾信號。智能天線可以提高信噪比，提升系統(tǒng)通信質(zhì)量，緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾，降低系統(tǒng)整體造價(jià)，因此其勢必會成為4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線的核心是智能的算法，而算法決定電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度和瞬時(shí)響應(yīng)速率，因此需要選擇較好算法實(shí)現(xiàn)波束的智能控制。通信系統(tǒng)選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流，因此技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)的考慮：()巨大的地址空間。在一段可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，它

13、能夠?yàn)樗锌梢韵胂癯龅木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址。()自動控制。還有另一個(gè)基本特性就是它支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動配置的方式。無狀態(tài)地址自動配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下，需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址。一旦得到這個(gè)地址之后，它使用另一種即插即用的機(jī)制，在沒有任何人工干預(yù)的情況下，獲得一個(gè)全球惟一的路由地址。有狀態(tài)配置機(jī)制，如動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議，需要一個(gè)額外的服務(wù)器，因此也需要很多額外的操作和維護(hù)。（）服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量（）包含幾個(gè)方面的內(nèi)容。從協(xié)議的角度看，與目前的提供相同的，但是的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在能提供不同的服務(wù)。這些優(yōu)點(diǎn)來自于報(bào)頭中新增加的字段流標(biāo)志。有了這個(gè)位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節(jié)點(diǎn)就可以識別和分開處理任何地址流。盡管對這個(gè)流標(biāo)志的準(zhǔn)確應(yīng)用還沒有制定出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但將來它用于基于服務(wù)級別的新計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。（）移動性。移動（）在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。每個(gè)移動設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址（），這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。當(dāng)設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時(shí)，通過一個(gè)轉(zhuǎn)交地址（）來提供移動節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。移動設(shè)備每次改變位置，都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。在家鄉(xiāng)以外的地方，移動設(shè)備傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，通常在報(bào)頭中將轉(zhuǎn)交地址作